Як працює двигун внутрішнього згоряння

 

Двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) – на сьогоднішній день найпоширеніший тип двигуна. Перелік транспортних засобів, які він встановлюється просто величезний. ДВЗ можна виявити на автомобілях, вертольотах, танках, тракторах, катерах і т. д.

Двигун внутрішнього згорання – це тепловий двигун, в якому відбувається перетворення частини хімічної енергії палива, що згоряє в механічну енергію. Істотне поділ двигунів на категорії це поділ за робочого циклу на 2-х та 4-х тактний; за способом приготування горючої суміші з зовнішнім (зокрема карбюраторні) і внутрішнім (наприклад дизелі) сумішоутворенням; по виду перетворювача енергії ДВС поділяються на поршневі, турбінні, реактивні та комбіновані.

Коефіцієнт корисної дії двигуна внутрішнього згоряння – 0,4-0,5. Перший двс сконструйований Е. Ленуаром в 1860. Ми розглянемо в даній статті найбільш часто застосовується в автомобілебудуванні чотиритактний двигун внутрішнього згоряння.

Вперше чотиритактний двигун був представлений Николаусом Отто в 1876 році і тому він також носить назву двигуна з циклом Отто. Більш грамотне назва такого циклу – чотиритактний цикл. В даний час це найбільш розповсюджений вид двигуна для автомобілів.

Принцип роботи двигуна внутрішнього згорання (ДВЗ) Дія поршневого двигуна внутрішнього згоряння засноване на використанні тиску теплового розширення нагрітих газів під час руху поршня. Нагрівання газів відбувається в результаті згоряння в циліндрі паливо-повітряної суміші. Для повторення циклу відпрацьовану газову суміш потрібно випустити в кінці руху поршня і заповнити новою порцією палива і повітря. В крайньому положенні відбувається підпал палива від іскри свічки. Впуск і випуск палива і продуктів згоряння відбуваються через клапана, керовані механізмом газорозподілу і системою подачі палива.

Таким чином, цикл роботи двигуна ділиться на наступні етапи:

• Такт впуску.
• Такт стиснення.
• Такт розширення, або робочий хід.
• Такт випуску.

Зусилля від рухомого поршня циліндра через колінчастий вал перетворюється в обертальний рух вала двигуна. Частина енергії витрачається на обертання повернення поршнів в початковий стан, для здійснення нового циклу. Конструкція вала визначає різне положення поршнів в різних циліндрах в кожен конкретний момент часу. Таким чином, чим більше у двигуні циліндрів, тим, у загальному випадку, рівномірніше обертання його вала.

По розташуванню циліндрів двигуни діляться на кілька типів:

а) Двигуни з вертикльным або похилим розташуванням циліндрів в один ряд

б) V-подібні з взаємним розташуванням циліндрів під кутом у формі латинської букви V:

d) Двигуни з протилежними циліндрами. Він носить назву “опозитний”, циліндри в ньому розташовані під кутом 180 градусів:

Механізм газорозподілу двигуна на такті випуску забезпечує очищення циліндрів від продуктів згоряння (відпрацьованих газів) і наповнення циліндрів новою порцією паливно-повітряної суміші на такті впуску.

Система запалювання виробляє високовольтний розряд і передає його свічці циліндра через високовольтний провід. Управління пальником здійснює трамблер, провід від якого підходять до кожної свічці. Трамблер влаштований таким чином, щоб розряд виникав саме в тому циліндрі, де поршень в даний момент проходить точку найбільшого стиснення паливної суміші. Якщо суміш запалиться раніше, то тиск газу спрацює проти його ходу, якщо пізніше – потужність, що виділяється розширенням газів буде використана не повністю.

Для запуску двигуна, йому необхідно надати початковий рух. Для цього використовується система старту (див. статтю “як працює стартер”) від електричного двигуна – стартера.

Переваги бензинових двигунів

• Більш низький рівень шуму і вібрацій в порівнянні з дизелем;
• Велика потужність при рівному обсязі двигуна;
• Можливість роботи на високих обертах, без серйозних наслідків для двигуна.

Недоліки бензинових двигунів

• Більший ніж у дизеля витрата палива, і вищі вимоги до його якості;
• Необхідність наявності і постійної роботи системи запалювання палива;
• Найбільша потужність бензинових ДВЗ досягається у вузькому діапазоні оборотів.